流体管路系统的消振问题研究

　　流体管路中的振动不仅影响系统工作质量,使系统元件的寿命降低,而且产生噪声,污染环境。流体系统的振动往往来源于压力和流量的波动,引起振动的因素是客观存在的,我们能够做到的主要是:不引起谐振;尽可能减小系统中压力和流量的波动幅度值。这里我们介绍并分析几种消除谐振的方法。

　　1　采用干涉滤波器消除谐振

　　干涉滤波器是采用振动干涉的方法,减轻或消除振动的方法。有几种形式,介绍两种简单且比较有效的滤波器形式。

　　1·1　采用管式滤波器

　　如果两支管路的长度相差波长的整数倍,这样的两支管路的并流能够使流体脉动相互抵消。在如图1所示的管路中,采用两支管路分流然后汇流。这里管路1的断面积等于管路4的面积为管路2和管路3面积之和。管路1中脉动的液流,经过长度相差个波长的管路2和管路3分流,在抵达管路4汇流时其压力波动能相互作用极大地减小。即管路2与管路3的长度关系为: 1,2,3,……)

　　这里,波长图而c为声速,f为脉动频率,ω为脉动角频率。

　　1·2　采用筒式消声器

　　筒式消声器示意图如图2。按照条件,内管的直径必须保证流体在内管内作层流流动[1],即其最小值为d=0·078Qmm进行设计。

　　式中,Q为通过管路的流量l/min。

　　大筒直径和长度要按要求降低的频率fG来

　　计算:

　　式中,l为内管长度,L为筒的长度,V为筒的体积,

　　2　在主管路的适当地方接闭端管路

　　这个长度就是管路系统发生谐振的最小长度,其他可能发生谐振的管路长度为这个长度的奇数倍。

　　这样,我们可以在管路的适当位置连接一闭端支路,如果该支路的输入阻抗为零,这样管路的波动将被支路带走,主管路将获得平稳的液流。支路的设计条件就是主管路的谐振条件。即

　　3　在管路系统中安装蓄能器

　　在主管路的适当地方连接蓄能器,也相当于接一闭端支路,这就是说,为获得较好的消振效果,蓄能器的输入阻抗应该按进行设计。代入Z1(jω)=0,得到

　　如当系统的压力不超过20MPa、绝对温度不低于253K (-20℃),对于空气、氧气、氮气、二氧化碳等气体,理想气体状态方程均适用[3]。如果某系统以20个轮齿的齿轮泵为油源,系统的压力不高于20MPa,工作温度为60℃,蓄能器充以氮气的流体系统。

　　即在本系统中,蓄能器的氮气充气长度为,或者时,将获得良好的减振效果。

　　4　结论

　　本文应用消振理论和闭端管路谐振理论,论述了消除流体管路振动的方法,并推导了蓄能器在液压系统中的使用问题,对减轻流体管路的振动具有指导作用。